Transformator 630 kVA i 1000 kVA — dane techniczne: ile to kW, prąd znamionowy, straty, waga

Transformator 630 kVA — dane techniczne w skrócie: moc czynna 567–630 kW zależnie od cos φ, prąd znamionowy ok. 909 A po stronie 0,4 kV (866 A liczone dla napięcia znamionowego 0,42 kV) i ok. 24,2 A po stronie 15 kV, maksymalne straty według Ekoprojektu Tier 2 540 W jałowe i 4600 W obciążeniowe, prąd zwarciowy na zaciskach nn ok. 22,7 kA przy uk 4 % lub 15,2 kA przy uk 6 %. Transformator 1000 kVA to odpowiednio 900–1000 kW, ok. 1443 A / 38,5 A, straty 693 W / 7600 W i ok. 24,1 kA przy uk 6 %.

Chodzi o transformatory rozdzielcze SN/nn (np. 15,75/0,42 kV lub 21/0,42 kV), a nie o transformatory sterownicze 630 VA na szynę DIN. Poniżej znajdą Państwo tabele dla obu mocy, tabelę zbiorczą 250–2500 kVA, wzory z przykładami, typowe masy i wymiary z publicznych kart katalogowych oraz wyjaśnienie grupy połączeń Dyn5 w realiach polskich OSD. Przy każdym wyliczeniu podajemy, dla jakiego napięcia zostało wykonane.

Transformator 630 kVA — dane techniczne

Transformator 630 kVA ma prąd znamionowy 909 A po stronie 0,4 kV i 24,2 A po stronie 15 kV, a przy cos φ 0,9 przenosi 567 kW. Poniższe wartości to typowe parametry olejowego transformatora hermetycznego dla sieci 15 kV i 20 kV w Polsce. Określenie „transformator 15/0,4 kV 630 kVA”, spotykane w zapytaniach ofertowych, oznacza w praktyce jednostkę o przekładni 15,75/0,42 kV — napięcia znamionowe uzwojeń są o 5 % wyższe od napięć sieci. Limity strat pochodzą z tabeli I.1 rozporządzenia (UE) nr 548/2014, a wymagania OSD — ze standardu technicznego nr 5/2014 TAURON Dystrybucja.

Warto zwrócić uwagę na wiersz uk. Norma PN-EN 60076-5 podaje 4 % jako minimalne napięcie zwarcia dla mocy do 630 kVA i wielu producentów tak buduje tę moc. Standard TAURON Dystrybucja wymaga jednak 6 % dla 630–1000 kVA (z tolerancją ±10 %). Różnica ma znaczenie praktyczne: od uk zależy prąd zwarciowy po stronie nn, a więc wymagana zdolność wyłączalna wszystkich aparatów w rozdzielnicy.

Transformator 1000 kVA — dane techniczne

Transformator 1000 kVA przenosi 900 kW przy cos φ 0,9, a jego prąd znamionowy wynosi 1443 A po stronie 0,4 kV i 38,5 A po stronie 15 kV. Przy uk 6 % prąd zwarciowy na zaciskach nn to ok. 24,1 kA.

Standard TAURON obejmuje transformatory do 1000 kVA. Większe jednostki pracują zwykle w stacjach odbiorców (stacja abonencka zakładu, centrum danych) i na farmach PV (dobór transformatora do farmy fotowoltaicznej) — ich parametry wynikają wtedy z warunków przyłączenia oraz projektu.

Tabela prądów znamionowych i strat 250–2500 kVA

Prądy znamionowe wyliczono ze wzoru I = S ÷ (√3 × U). Kolumna 0,4 kV odpowiada napięciu sieci nn, kolumna 0,42 kV — napięciu znamionowemu uzwojenia nn (stan jałowy), czyli wartości z tabliczki transformatora 15,75/0,42 kV.

Moc czynna, typowe uk, prąd zwarciowy na zaciskach nn (uproszczenie: sieć SN o nieskończonej mocy zwarciowej, 0,4 kV) oraz limity Tier 2 dla transformatorów olejowych z tabeli I.1:

Tabela I.1 dotyczy transformatorów olejowych do 3150 kVA z jednym uzwojeniem o Um ≤ 24 kV i drugim o Um ≤ 3,6 kV (w pierwotnym brzmieniu z 2014 r. — ≤ 1,1 kV; zakres rozszerzyło rozporządzenie (UE) 2019/1783, wartości strat pozostały te same). Tabele I.3a i I.3b (rozporządzenie 2019/1783 zastąpiło nimi dawną tabelę I.3) dopuszczają korekty: przy Um = 36 kV po stronie SN straty jałowe mogą być wyższe o 15 %, a obciążeniowe o 10 %; tyle samo dla transformatora przełączalnego (np. 10,5/21 kV) z pełną mocą na obu napięciach. Transformatory suche mają własną tabelę I.2 — dla 630 kVA to 990 W i 7100 W, dla 2500 kVA 2790 W i 19 000 W. Jak przeliczyć te waty na roczny koszt energii, pokazuje artykuł straty jałowe i obciążeniowe transformatora.

Transformator 630 kVA — ile to kW? kVA a kW i cos φ

Moc znamionowa transformatora jest mocą pozorną (kVA), bo uzwojenia nagrzewa prąd, niezależnie od tego, czy przenosi moc czynną, czy bierną. Moc czynną liczymy z prostego wzoru:

P = S × cos φ

Dla 630 kVA: 630 × 0,9 = 567 kW, 630 × 0,93 = 585,9 kW, 630 × 0,95 = 598,5 kW. Dla 1000 kVA: 900 kW, 930 kW i 950 kW. W odwrotną stronę — od bilansu mocy do transformatora — liczy się S = P ÷ cos φ i wybiera najbliższą moc znormalizowaną w górę, z rezerwą na rozwój. Kompensacja mocy biernej po stronie nn podnosi cos φ i realnie „zwiększa” liczbę kW, które przeniesie ten sam transformator. Pełną procedurę — od mocy przyłączeniowej z warunków OSD do mocy znamionowej z rezerwą — opisuje artykuł dobór transformatora do mocy przyłączeniowej.

Prąd znamionowy transformatora 630 kVA i 1000 kVA — wzór i dobór wyłącznika

I = S ÷ (√3 × U)

Dla 630 kVA: I = 630 ÷ (√3 × 0,4) = 630 ÷ 0,6928 = 909,3 A. Według PN-EN 60076-1 napięcie znamionowe uzwojenia to napięcie w stanie jałowym, więc na tabliczce transformatora 15,75/0,42 kV zobaczą Państwo 866 A i 23,1 A. Do doboru aparatury projektanci przyjmują — z zapasem bezpieczeństwa — wartość przy 0,4 kV (909 A), bo pod obciążeniem napięcie na zaciskach spada i ta sama moc oznacza większy prąd. Typowe konsekwencje:

• 630 kVA: wyłącznik główny nn 1000 A, szyny rozdzielnicy nn na co najmniej 1000 A.
• 1000 kVA: wyłącznik główny nn 1600 A.
• Strona SN: 24,2 A (630 kVA) i 38,5 A (1000 kVA) przy 15 kV to wartości bazowe; wkładki bezpiecznikowe SN dobiera się z tabel producenta bezpieczników, które uwzględniają prąd załączania transformatora, a nie wprost z In.

Zdolność wyłączalną aparatury wyznacza prąd zwarciowy. W uproszczeniu:

Ik = In ÷ uk

Przykład: zakład 780 kW — od bilansu do wyłącznika głównego

Zakład zasilany z sieci 15 kV planuje stację abonencką (szerzej o takich układach: stacje i dystrybucja SN/nn). Bilans: moc szczytowa 780 kW, cos φ po kompensacji 0,93.

1. Moc pozorna: S = 780 kW ÷ 0,93 = 838,7 kVA. Transformator 800 kVA byłby obciążony w 104,8 %, więc wybieramy 1000 kVA (obciążenie 83,9 %).
2. Prąd obciążenia szczytowego po stronie nn: I = 838,7 ÷ (√3 × 0,4) = 1210,6 A; prąd znamionowy 1000 kVA przy 0,4 kV wynosi 1443,4 A.
3. Wyłącznik główny nn: 1600 A ≥ 1443,4 A — z zapasem na pełne wykorzystanie mocy.
4. Prąd zwarciowy na zaciskach nn przy uk 6 %: Ik = 1443,4 A ÷ 0,06 = 24 056 A ≈ 24,1 kA. Aparat 25 kA zostawia tylko 25 ÷ 24,06 = 1,039, czyli 3,9 % zapasu, dlatego wartość należy potwierdzić obliczeniem wg PN-EN 60909-0 (z impedancją sieci SN i przewodów); bez wyraźnego zapasu dobiera się wyższą klasę.
5. Prąd po stronie SN: I = 1000 ÷ (√3 × 15) = 38,5 A (36,7 A z tabliczki przy 15,75 kV).
6. Straty przy obciążeniu szczytowym (transformator dokładnie na limicie Tier 2): β = 838,7 ÷ 1000 = 0,8387; ΔP = 693 W + 7600 W × 0,8387² = 693 + 5346 = 6039 W.
7. Sprawność w szczycie: η = 780 ÷ (780 + 6,04) = 99,23 %.

ΔP = P0 + Pk × β²

Alternatywą bywają dwa transformatory 630 kVA z uk 4 % pracujące równolegle zamiast jednego 1000 kVA. Na wspólnych szynach nn prądy zwarciowe obu jednostek sumują się do ok. 2 × 22,7 = 45,5 kA, co podnosi wymagania i koszt całej rozdzielnicy nn.

Waga i wymiary transformatora 630, 1000 i 2500 kVA

Masa i gabaryty zależą od konstrukcji: materiału uzwojeń (Al lub Cu), napięcia zwarcia, poziomu strat i napięcia SN. Poniższe zakresy pochodzą z publicznych kart katalogowych dwóch producentów (BEZ Transformátory, Energeks) dla transformatorów w klasie strat Tier 2 oraz z wartości maksymalnych w standardzie TAURON 5/2014. Nie są to wartości gwarantowane dla każdego wykonania. Olejowy transformator 2500 kVA ma ok. 1940–2100 × 1190–1300 × 2070–2390 mm i waży 5675–5800 kg.

Kilka obserwacji z tych kart. Wersja z uzwojeniami miedzianymi bywa lżejsza i wyraźnie niższa (BEZ, 630 kVA: 2045 kg i 1430–1545 mm wysokości wobec 2450 kg i 1745–1860 mm w wersji Al). Transformator suchy żywiczny tej samej mocy nie musi być lżejszy od olejowego, ale nie wymaga misy olejowej (więcej o wyborze technologii: transformator suchy czy olejowy). Wysokość podaje się zwykle z izolatorami — w stacji kontenerowej liczy się też odstęp od stropu i drogi wentylacji. Dlatego przed projektem fundamentu, doborem dźwigu i stacji należy zażądać rysunku wymiarowego z masą całkowitą, masą oleju i rozstawem kół dla konkretnej oferty.

Grupa połączeń Dyn5 — co to jest i dlaczego w Polsce

Symbol Dyn5 czyta się następująco: D — uzwojenie górnego napięcia w trójkąt, y — uzwojenie dolnego napięcia w gwiazdę, n — wyprowadzony punkt neutralny po stronie nn, 5 — liczba godzinowa: napięcie nn opóźnia się względem SN o 5 × 30° = 150°.

φ = 5 × 30° = 150°

Trójkąt po stronie SN zamyka obwód dla trzeciej harmonicznej i składowej zerowej, dzięki czemu przewód neutralny po stronie nn można obciążać niesymetrycznie — co w sieci 0,4 kV z odbiorami jednofazowymi jest normą. W Polsce grupa Dyn5 jest standardem sieci rozdzielczych: standard TAURON Dystrybucja wymaga Dyn5 dla 250–1000 kVA (dla 40–160 kVA dopuszcza też Yzn5). Jednolita grupa w całej sieci operatora oznacza, że transformatory są wymienne i mogą pracować równolegle. Producenci oferują jednak różne grupy (np. BEZ dla transformatorów suchych: Yyn0, Dyn1, Dyn5, Dyn11), dlatego przy zakupie spoza Polski grupę trzeba wpisać do zapytania wprost.

Dyn5 a Dyn11 przy pracy równoległej. Przesunięcia 150° i 330° różnią się o 180°, więc bezpośrednie połączenie po stronie nn to zwarcie. Zrównanie ich przez zmianę przyłączenia faz po obu stronach jednego z transformatorów jest teoretycznie możliwe, ale wymaga projektu, fazowania przed załączeniem i zgody właściciela sieci. Prościej i bezpieczniej zamówić tę samą grupę. Pozostałe warunki pracy równoległej: ta sama przekładnia na tym samym zaczepie, uk różniące się nie więcej niż o 10 % i — jako praktyczna zasada projektowa — stosunek mocy nie większy niż 3 : 1.

Najczęstsze błędy przy odczytywaniu danych technicznych

• Prąd z tabliczki zamiast prądu sieciowego. 866 A (0,42 kV) zamiast 909 A (0,4 kV) dla 630 kVA to 5 % różnicy — przy wyłączniku dobranym „na styk” może przesądzić o zadziałaniu przy pełnym obciążeniu.
• Założenie uk 4 % dla 630 kVA w sieci, gdzie OSD wymaga 6 %. Ik spada z 22,7 kA do 15,2 kA, zmienia się też dobór zabezpieczeń i selektywność — a oferta z uk 4 % może nie przejść uzgodnienia.
• Tolerancje strat. PN-EN 60076-1 dopuszcza +15 % na każdą składową strat (przy +10 % na straty całkowite), ale limity Tier 2 to maksima prawne: tolerancja 5 % z załącznika III rozporządzenia 548/2014 służy wyłącznie organom nadzoru rynku, a TAURON przyjmuje tolerancję +0 %.
• Dyn11 zamiast Dyn5. Transformator z importu w grupie Dyn11 nie zastąpi jednostki Dyn5 i nie będzie z nią pracował równolegle bez przeróbek.
• Masa „z katalogu” zamiast z rysunku. Różnica między wersjami Al i Cu 630 kVA w tej samej klasie strat to ok. 400 kg (2450 wobec 2045 kg).

Karta katalogowa transformatora 630 kVA — 10 pozycji, które musi zawierać

1. Moc znamionowa, przekładnia w stanie jałowym i zakres regulacji (np. 15,75 ±3×2,5 % / 0,42 kV).
2. Grupa połączeń (Dyn5) i liczba faz.
3. Napięcie zwarcia uk (gwarantowane, z tolerancją).
4. Deklarowane straty P0 i Pk w W wraz z temperaturą odniesienia (75 °C dla olejowych, 120 °C dla suchych klasy F) i identyfikatorem modelu.
5. Prąd biegu jałowego I0 w %.
6. Poziom mocy akustycznej LWA w dB(A).
7. Poziomy izolacji LI / AC uzwojeń SN i nn (np. LI 95 / AC 38 kV).
8. Masa całkowita i masa oleju.
9. Wymiary gabarytowe, rozstaw kół i rysunek wymiarowy.
10. Materiał uzwojeń SN i nn (Al / Cu), rodzaj oleju albo — dla suchych — klasy E / C / F.

Te pozycje pokrywają się z danymi, które standard TAURON 5/2014 wymaga na tabliczce znamionowej i w protokole prób. Pełną listę kontrolną do zapytania ofertowego (wyposażenie, badania, dokumenty, Incoterms) oraz czynniki ceny opisuje artykuł Transformator SN/nn — cena, czas dostawy i co wpisać do zapytania ofertowego. Jeśli transformator trafi do stacji prefabrykowanej, wymagania dla całej stacji opisano w artykule Stacja transformatorowa kontenerowa — cena, wymagania i terminy. Gdy karta katalogowa powołuje się na IEEE C57 zamiast PN-EN 60076, warto sprawdzić odpowiedniki norm PN-EN, IEC i ANSI/UL.

Rola Entogo

Entogo to kanadyjska firma z własną fabryką w Chinach. W wykonaniu IEC/EN z oznaczeniem CE oferuje transformatory olejowe hermetyczne 40–3150 kVA i transformatory suche żywiczne 100–3150 kVA o stratach Ekoprojekt Tier 2. Typowe wartości dla Polski to przekładnia 15,75/0,42 kV lub 21/0,42 kV, grupa Dyn5, regulacja ±3×2,5 % (7 zaczepów) tam, gdzie wymaga jej OSD, oraz uk 4 % lub 6 % zależnie od mocy — każdy z tych parametrów jest konfigurowany pod specyfikację projektu, więc wymagane przez OSD uk (np. 6 % dla 630 kVA wg TAURON) należy po prostu wpisać do zapytania. Transformator może też trafić do kontenerowej stacji SN/nn do 2500 kVA. Pełną gamę pokazuje kategoria transformatorów i stacji, a wykonania pod własną markę — produkcja kontraktowa transformatorów.

Dla katalogowych urządzeń IEC/CE czas realizacji wynosi średnio ok. 12 tygodni; termin dla wykonań niestandardowych potwierdzamy w ofercie. Gwarancja wynosi co najmniej 36 miesięcy, a jej okres dla danego produktu określa umowa. Jeśli transformator ma pracować w sieci OSD, wymagania kwalifikacyjne operatora należy sprawdzić przed zamówieniem — dotyczy to każdego dostawcy. Prosimy o przesłanie karty z warunków przyłączenia lub specyfikacji — odpowiadamy po polsku w ciągu jednego dnia roboczego.